ما هو قانون كولوم؟
يصف قانون كولوم القوة الكهروستاتيكية المتبادلة بين شحنتين كهربائيتين نقطيتين ساكنتين. تتناسب هذه القوة طرديًا مع حاصل ضرب قيمتَي الشحنتين، وعكسيًا مع مربع المسافة الفاصلة بينهما. وتشير النتيجة الموجبة إلى قوة تنافر (شحنتان متماثلتان)، بينما تدل النتيجة السالبة على قوة تجاذب (شحنتان مختلفتان).
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل قيمتَي الشحنتين q₁ وq₂ بوحدة الكولوم (C)، والمسافة الفاصلة بينهما r بوحدة المتر (m). يمكنك إدخال الشحنات بالصيغة العلمية، مثل 1e-6 للتعبير عن واحد ميكروكولوم. وتعرض الحاسبة مقدار القوة بوحدة النيوتن، وقيمة القوة بإشارتها، إضافةً إلى تحديد ما إذا كان التأثير تجاذبًا أم تنافرًا.
شرح المعادلة
الصيغة هي $$F = k \cdot \frac{\text{Charge } q_1 \cdot \text{Charge } q_2}{\text{Distance } r^{2}}$$ حيث \(k\) هو ثابت كولوم ويساوي تقريبًا \(8.988 \times 10^{9}\) نيوتن·م²/كولوم². ويُشتق هذا الثابت من العلاقة \(k = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\)، حيث \(\varepsilon_0\) هي سماحية الفراغ. وبما أن القوة تتناقص مع مربع المسافة، فإن مضاعفة المسافة الفاصلة تقلّل القوة إلى ربع قيمتها الأصلية.
مثال محلول
لتكن لدينا شحنتان \(q_1 = 1 \times 10^{-6}\ \text{C}\) وq₂ = \(1 \times 10^{-6}\ \text{C}\)، تفصل بينهما مسافة 0.1 م. عندئذٍ تكون: $$F = 8.988 \times 10^{9} \times \frac{(1 \times 10^{-6})(1 \times 10^{-6})}{(0.1)^{2}} = 8.988 \times 10^{9} \times \frac{1 \times 10^{-12}}{0.01} = 0.8988\ \text{N}$$ وبما أن الشحنتين موجبتان، فإن القوة بينهما قوة تنافر.
الأسئلة الشائعة
ما الوحدات التي ينبغي استخدامها؟ استخدم وحدات النظام الدولي (SI): الكولوم للشحنة والمتر للمسافة، وبذلك تكون القوة بوحدة النيوتن.
ماذا تعني النتيجة السالبة؟ القيمة السالبة للقوة تعني أن الشحنتين تتجاذبان (إحداهما موجبة والأخرى سالبة). أما المقدار المعروض فيكون دائمًا موجبًا.
هل تعمل هذه الحاسبة مع الشحنات داخل وسط مادي؟ تفترض هذه الحاسبة وجود الشحنات في الفراغ (أو في الهواء، وهو قريب جدًا منه). أما في الأوساط الأخرى فعليك قسمة الناتج على السماحية النسبية للمادة.
